JP5397310B2 - ブラシモータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシモータの構造、特に、ブラシモータのブラシ及びブラシホルダに関する。さらに、ブラシモータが搭載された電動パワーステアリング装置に関する。

特許文献１に開示されているように、ブラシモータは、整流子にブラシを当接させてコイルに通電し、電磁力により回転子を回転させるものである。このようなブラシモータは、通電によりブラシが発熱する。また、このようなブラシモータは、整流子との摩擦によりブラシが発熱する。このため、ブラシケースは、ブラシの発熱による膨張を考慮して寸法が設定されている。そして、ブラシケースは、ブラシとブラシホルダとの間に隙間を有している。

このため、ブラシは、回転子が回転を始めるときや、回転子の回転方向が変化するときに、整流子との間の摩擦力でブラシケースの内部で移動する。なお、ブラシケースはブラシホルダを構成する要素の１つである。よって、このようなブラシモータは、ブラシとブラシケースとが衝突するために、作動音（叩き音）及び振動が発生する。この作動音及び振動を低減するための技術として、例えば、特許文献２及び特許文献３には、ブラシとブラシケースとの間に弾性体が配置された技術が開示されている。

特開２００３−０７０２１１号公報（図９） 特開２００１−２４５４５８号公報（図２） 特開２００９−０７７５５３号公報（図２）

特許文献２及び特許文献３に開示されている技術は、弾性体（例えばスプリング）がブラシホルダの内壁に取り付けられる必要がある。このため、特許文献２及び特許文献３に開示されている技術は、構造が複雑になる。また、特許文献２及び特許文献３に開示されている技術は、部品点数が増加するため、製造コストが増加する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造の複雑化を抑制することと、製造コストの増加を抑制することと、のうち少なくとも一方を実現しつつ、作動音及び振動を低減することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るブラシモータは、整流子とコアとを含む回転子と、前記整流子の径方向で対向し前記整流子と接触して設けられるブラシと、前記整流子の回転軸と交差する面内で回動可能に前記ブラシを保持し、かつ、前記ブラシを回動させる力を前記ブラシに与えるブラシ保持手段と、を含むことを特徴とする。

上記構成により、本発明に係るブラシモータのブラシは、回動する力が与えられることで整流子に押し付けられる。これにより、本発明に係るブラシモータのブラシは、ブラシ保持手段内での回動を含む移動が規制される。よって、本発明に係るブラシモータは、ブラシとブラシケースとが衝突する回数が低減される。または、本発明に係るブラシモータは、ブラシとブラシケースとが衝突する際の衝撃が低減される。結果として、本発明に係るブラシモータは、作動音及び振動を低減できる。

また、本発明に係るブラシモータは、先行技術（例えば、特許文献２、特許文献３）よりも構造がシンプルになる。よって、本発明に係るブラシモータは、先行技術よりも自身（ブラシモータ）の構造の複雑化を抑制できる。また、本発明に係るブラシモータは、先行技術よりも部品点数が少なくなる。よって、本発明に係るブラシモータは、製造コストの増加を抑制できる。また、部品点数が少なく、かつ、シンプルな構造のブラシモータは、安定した作動が期待されることができる。よって、本発明に係るブラシモータは、信頼性が向上する。

本発明の好ましい態様としては、前記ブラシ保持手段は、前記ブラシを保持するブラシケースと、前記ブラシケースに設けられ、前記ブラシに設けられるブラシ係合部と係合するケース係合部と、前記ブラシ係合部を中心に回動させる力を前記ブラシに与える力付与手段と、を含むことが望ましい。

上記構成により、本発明に係るブラシモータのブラシは、回動する力が与えられることで整流子に押し付けられる。または、本発明に係るブラシモータのブラシは、回動する力が与えられることでブラシケースに押し付けられる。これにより、本発明に係るブラシモータのブラシは、モータケース内での回動が規制される。結果として、本発明に係るブラシモータは、作動音及び振動を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ブラシ係合部は、前記力付与手段が前記ブラシに力を与える部位から、前記整流子の周方向で離れた位置に設けられることが望ましい。上記構成のブラシモータは、整流子の周方向における距離であって、力付与手段の力が作用する部分からブラシ係合部までの距離が大きいほど、ブラシに働く力であってブラシを回動させる力が大きくなる。これにより、本発明に係るブラシモータのブラシは、より大きい力でブラシの回動を規制できる。結果として、本発明に係るブラシモータは、作動音及び振動を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ブラシは、多面体であり、前記ブラシ係合部は、前記ブラシの面のうち２つの面にそれぞれ設けられることが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記ブラシ保持手段は、前記ブラシを保持するブラシケースと、前記整流子に向かう力を前記ブラシに与える力付与手段と、前記ブラシケースに設けられ、前記力付与手段から与えられた力によって前記ブラシが移動する際に、円弧状に前記ブラシを回動させるように前記ブラシをガイドするガイド手段と、を含むことが望ましい。

上記構成により、本発明に係るブラシモータのブラシは、移動する際にガイド手段によって回動する。これにより、本発明に係るブラシモータのブラシは、整流子に押し付けられる。これにより、本発明に係るブラシモータのブラシは、モータケース内での移動が規制される。結果として、本発明に係るブラシモータは、作動音及び振動を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ブラシは、切欠部を有し、前記力付与手段は、前記切欠部に収納されることが望ましい。上記構成により、本発明に係るブラシモータは、ブラシケースの大型化を抑制できる。

本発明の好ましい態様としては、前記力付与手段は、コイルスプリングであり、周部が前記ブラシと前記ブラシケースとに接触することが望ましい。

コイルスプリングは、整流子の径方向と直交する方向にも弾性力を有する。これにより、コイルスプリングは、ブラシとモータケースとの間に挟み込まれると、ブラシとブラシケースとが衝突する際の衝撃を低減できる。結果として、本発明に係るブラシモータは、作動音及び振動を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ブラシは、長手方向が前記回転軸と平行な方向と交差すると共に、前記整流子の径方向と直交するように配置されることが望ましい。

上記構成により、本発明に係るブラシモータは、整流子の回転軸方向における自身（ブラシモータ）の寸法を低減できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上述のブラシモータから補助操舵トルクを得ることを特徴とする。

上記構成により、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上述のブラシモータが奏する効果と同様の効果を奏する。

本発明は、構造の複雑化を抑制することと、製造コストの増加を抑制することと、のうち少なくとも一方を実現しつつ、作動音及び振動を低減できる。

図１は、実施形態１に係るブラシモータを備える電動パワーステアリング装置の構成図である。 図２は、実施形態１の電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。 図３は、実施形態１のブラシモータの側面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ断面矢視図である。 図５は、実施形態１のブラシの配置を模式的に示す説明図である。 図６は、実施形態１のブラシの配置を模式的に示す斜視図である。 図７は、実施形態１のブラシ及びブラシホルダを模式的に示す説明図である。 図８は、実施形態２のブラシ及びブラシホルダを模式的に示す説明図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。本実施形態では、本発明に係るブラシモータを電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering）に適用した例を説明するが、本発明の適用対象は電動パワーステアリング装置に限定されるものではない。また、本発明を電動パワーステアリング装置に適用する場合でも、その方式は問わない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るブラシモータを備える電動パワーステアリング装置の構成図である。まず、図１を用いて、本実施形態のブラシモータを備える電動パワーステアリング装置の概要を説明する。電動パワーステアリング装置８０は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、ピニオンシャフト８７と、ステアリングギヤ８８と、タイロッド８９とを備える。また、電動パワーステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０と、トルクセンサ９１ａと、車速センサ９１ｂとを備える。

ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを含む。入力軸８２ａは、一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、他方の端部がトルクセンサ９１ａを介して操舵力アシスト機構８３に連結される。出力軸８２ｂは、一方の端部が操舵力アシスト機構８３に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結される。本実施形態では、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂは、鉄等の磁性材料から形成される。

ロアシャフト８５は、一方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７は、一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを含む。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ラックアンドピニオン形式として構成される。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。タイロッド８９は、ラック８８ｂに連結される。

操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、ブラシモータ１０とを含む。減速装置９２は、出力軸８２ｂに連結される。ブラシモータ１０は、減速装置９２に連結され、かつ、補助操舵トルクを発生させる。なお、電動パワーステアリング装置８０は、ステアリングシャフト８２と、トルクセンサ９１ａと、減速装置９２とによりステアリングコラムが構成されている。ブラシモータ１０は、前記ステアリングコラムの出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８０は、コラムアシスト方式である。

図２は、実施形態１の電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。図２は、一部を断面として示してある。減速装置９２はウォーム減速装置である。減速装置９２は、減速装置ハウジング９３と、ウォーム９４と、玉軸受９５ａと、玉軸受９５ｂと、ウォームホイール９６と、ホルダ９７とを備える。ウォーム９４は、ブラシモータ１０の軸１８にスプライン、または弾性カップリングで結合される。ウォーム９４は、玉軸受９５ａと、ホルダ９７に保持された玉軸受９５ｂとで回転自在に減速装置ハウジング９３に保持されている。ウォームホイール９６は、減速装置ハウジング９３に回転自在に保持される。ウォーム９４の一部に形成されたウォーム歯９４ａは、ウォームホイール９６に形成されているウォームホイール歯９６ａに噛み合う。ブラシモータ１０の回転力は、ウォーム９４を介してウォームホイール９６に伝達されて、ウォームホイール９６を回転させる。減速装置９２は、ウォーム９４及びウォームホイール９６によって、ブラシモータ１０のトルクを増加する。そして、減速装置９２は、図１に示すステアリングコラムの出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。

図１に示すトルクセンサ９１ａは、ステアリングホイール８１を介して入力軸８２ａに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ９１ｂは、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車両の走行速度を検出する。ＥＣＵ９０は、ブラシモータ１０と、トルクセンサ９１ａと、車速センサ９１ｂと電気的に接続される。ＥＣＵ９０は、ブラシモータ１０の動作を制御する。また、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９１ａ及び車速センサ９１ｂのそれぞれから信号を取得する。すなわち、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９１ａから操舵トルクＴを取得し、かつ、車速センサ９１ｂから車両の走行速度Ｖを取得する。ＥＣＵ９０は、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置（例えば車載のバッテリ）９９から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシモータ１０へ供給する電流値を調節する。

ステアリングホイール８１に入力された操舵者（運転者）の操舵力は、入力軸８２ａを介して操舵力アシスト機構８３の減速装置９２に伝わる。この時に、ＥＣＵ９０は、入力軸８２ａに入力された操舵トルクＴをトルクセンサ９１ａから取得し、かつ、走行速度Ｖを車速センサ９１ｂから取得する。そして、ＥＣＵ９０は、ブラシモータ１０の動作を制御する。ブラシモータ１０が作り出した補助操舵トルクは、減速装置９２に伝えられる。出力軸８２ｂを介して出力された操舵トルク（補助操舵トルクを含む）は、ユニバーサルジョイント８４を介してロアシャフト８５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント８６を介してピニオンシャフト８７に伝達される。ピニオンシャフト８７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ８８を介してタイロッド８９に伝達され、操舵輪を転舵させる。次に、ブラシモータ１０について説明する。

図３は、実施形態１のブラシモータの側面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面矢視図である。図４に示すように、ブラシモータ１０は、ハウジング１１と、フランジ１２と、マグネット１３と、回転子１４と、軸１８と、ブラシ１９と、ブラシ保持手段としてのブラシホルダ２０とを含む。ハウジング１１は、磁性材料で略円筒形である。ハウジング１１を形成する磁性材料は、例えばＳＰＣＣ（Steel Plate Cold Commercial）等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等である。ハウジング１１の一方の端部は、底部１１ａにより閉塞される。底部１１ａは、例えばハウジング１１と一体に形成される。また、ハウジング１１の他方（底部１１ａとは反対側）の端部である開口は、フランジ１２により閉塞される。

マグネット１３は、ハウジング１１の内側面にマグネットホルダ１３ａによって取り付けられる。マグネット１３は、２つ設けられる。２つのマグネット１３は、互いに極性が逆に設けられる。マグネット１３は、マグネット飛散防止カバー１３ｂにより覆われる。これにより、マグネット飛散防止カバー１３ｂは、２つのマグネット１３の万一の飛散を防止する。回転子１４は、ハウジング１１内に設けられる。回転子１４は、軸１８によって中心を貫かれ、かつ、軸１８に固定される。

回転子１４は、整流子１５と、コア１６と、コイル１７とを含む。整流子１５は、絶縁体で形成された円柱状の絶縁部の側面に、導電体で形成された複数の導電部１５ａが等間隔で平行に配置されているものである。コア１６は、磁性材料を用いて形成される。コア１６は、例えば、磁性材料としてケイ素鋼板が用いられ、ケイ素鋼板が積層されて形成される。回転子１４のコア１６部分は、複数のスロット（溝）を有する。コイル１７は、前記スロットに巻き回されている。コイル１７の一端は、一つの導電部１５ａに接続されており、他端は別の導電部１５ａに接続されている。

軸１８は、軸受１８ａと軸受１８ｂとによって、回転軸Ｚｒ１を中心に回転できるように支持される。軸受１８ａは、ハウジング１１の内側であって、フランジ１２の略中央部分に設けられる。軸受１８ｂは、ハウジング１１の内側であって、底部１１ａの略中央部分に設けられる。回転軸Ｚｒ１は、軸１８の中心軸に相当し、回転子１４の回転軸とも一致する。軸１８は、ジョイント１８ｃが取り付けられる。ジョイント１８ｃは、図２に示す減速装置９２のウォーム９４がスプライン結合される。なお、軸１８とウォーム９４とは、弾性カップリングで結合されてもよい。

ブラシ１９は、ハウジング１１内で、整流子１５の径方向で整流子１５と対向する位置に複数設けられる。ブラシ１９は、略角柱、好ましくは四角柱状の多面体である。より好ましくは、ブラシ１９は、整流子１５と対向する面に含まれる４つの頂点のうち、フランジ１２側ではなく、コア１６側にある２つ頂点のいずれかが突出する形状である。ブラシ１９は、この突出している頂点が整流子１５と接する。このような構造により、ブラシモータ１０は、ブラシ１９と整流子１５とが接触する位置が明確となる。その結果、ブラシモータ１０は、ブラシ１９から整流子１５への電力の供給が安定する。また、ブラシモータ１０のユーザーは、ブラシ１９の摩耗状態も容易に予測できる。

ブラシ１９は、接触抵抗が小さく機械的衝撃に耐えられる材料により構成さる。例えば、ブラシ１９は、黒鉛により構成される。ブラシ１９は、ブラシホルダ２０により支持される。ブラシ１９は、ピグテイル１９ａ（導線）が電気的に接続される。さらに、ピグテイル１９ａは、電力供給部材１９ｂと電気的に接続される。電力供給部材１９ｂは、ＥＣＵ９０の端子と接続され、ＥＣＵ９０により制御された電流値の電力をピグテイル１９ａに導く。ＥＣＵ９０からピグテイル１９ａを介してブラシ１９に供給された電流は、ブラシ１９と接触する整流子１５の導電部１５ａを通ってコイル１７に導かれる。コイル１７に導かれた電流は、コイル１７を通り、整流子１５の別の導電部１５ａに至って別のブラシ１９に流入する。ブラシモータ１０は、コイル１７に電流が流れることによって磁界が発生する。ブラシモータ１０は、この磁界と、マグネット１３の磁界との相互作用により回転子１４が回転する。次に、ブラシ１９の配置について説明する。

図５は、実施形態１のブラシの配置を模式的に示す説明図である。図６は、実施形態１のブラシの配置を模式的に示す斜視図である。本実施形態のブラシ１９は４つであるが、図５及び図６には、３つを省略し、１つのみを記載している。また、図５ではブラシホルダ２０を省いた状態のブラシモータ１０を、図６ではブラシ１９とブラシホルダ２０とが分解された状態のブラシモータ１０を記してある。なお、ブラシ１９の数は４つに限定されない。また、以下に説明するブラシ１９の配置は好ましい配置であるが、ブラシ１９の配置は以下に説明する配置に限定されない。

ブラシ１９は、図５及び図６に示すように、長手方向Ｌが回転軸Ｚｒ１と平行な方向と交差し、かつ、整流子１５の径方向Ｋと直交するように配置されている。ここで、ブラシ１９の長手方向Ｌは、略角柱、好ましくは四角柱状の形状であるブラシ１９の辺のうち、整流子１５に対向するブラシ１９の面に含まれる辺を除いた辺の中で、最も長い辺の方向に平行な方向である。したがって、ブラシ１９の辺のうち、整流子１５に対向するブラシ１９の面に含まれる辺を除いた辺のうち、回転軸Ｚｒ１と平行な方向と交差し、かつ整流子１５の径方向Ｋと直交する辺が、最も長い辺となるようにブラシ１９が配置される。整流子１５の径方向Ｋとは、回転軸Ｚｒ１を通り、かつ回転軸Ｚｒ１と直交する方向である。この例において、径方向Ｋは、回転軸Ｚｒ１を通り、かつ整流子１５に対向するブラシ１９の面に含まれる辺を除いた辺の中で最も長いブラシ１９の辺の中点Ｍを貫く方向となる。

ブラシ１９は、長手方向Ｌが回転軸Ｚｒ１と平行な方向と交差するように配置されていることで、整流子１５と接触した状態で、回転軸Ｚｒ１方向における自身（ブラシ１９）の長さを短くできる。さらに好ましくは、ブラシ１９は、長手方向Ｌが回転軸Ｚｒ１と平行な方向と直交するように配置されていることで、整流子１５と接触した状態で、回転軸Ｚｒ１方向における自身（ブラシ１９）の長さをさらに短くできる。これにより、ブラシモータ１０は、回転軸Ｚｒ１方向における整流子１５の長さを短くできる。すなわち、ブラシモータ１０は、回転軸Ｚｒ１方向における自身（ブラシモータ１０）の長さを短くできる。その結果、ブラシモータ１０は、電動パワーステアリング装置８０に搭載された場合に、電動パワーステアリング装置８０を小型化でき、かつ、電動パワーステアリング装置８０を軽量化できる。次に、ブラシ１９及びブラシホルダ２０の構成をより詳細に説明する。

図７は、実施形態１のブラシ及びブラシホルダを模式的に示す説明図である。図７に示すように、ブラシホルダ２０は、ブラシケース２１と、ケース係合部としての凸部２２と、力付与手段としてのスプリング２３とを含む。ブラシケース２１は、図７に示す第１面２１ａと、第２面２１ｂと、第３面（底面）２１ｃと、図６に示す第４面２１ｄと、第５面２１ｅとを含む。図６に示すように、第１面２１ａと、第２面２１ｂと、第４面２１ｄと、第５面２１ｅとは、第３面（底面）２１ｃと交差する。第１面２１ａと第２面２１ｂとは対向する。第４面２１ｄと第５面２１ｅとは対向する。第１面２１ａと第２面２１ｂとは、整流子１５の回転方向Ｒで異なる位置の面である。なお、回転方向Ｒは、第１回転方向Ｒ１と、第２回転方向Ｒ２とを含む。第２回転方向Ｒ２は、第１回転方向Ｒ１とは反対の方向である。

第１面２１ａは、第２面２１ｂよりも第１回転方向Ｒ１の面であると共に、第２面２１ｂよりも第２回転方向Ｒ２の面である。ブラシケース２１は、第１面２１ａから第５面２１ｅの５つの面により、開口２１ｆを有する箱状に形成される。なお、第１面２１ａと、第２面２１ｂと、第３面（底面）２１ｃと、第４面２１ｄと、第５面２１ｅとは、それぞれ、内側の面（ブラシ１９が配置差れる側の面）と外側の面との２つの面を有するが、以下の説明では、前記２つの面のうち内側の面とする。ブラシケース２１は、開口２１ｆが整流子１５の径方向で整流子１５に対向するように設けられる。ブラシケース２１は、ブラシ１９よりも大きく形成される。これは、ブラシ１９の温度が上昇した際に、ブラシケース２１内でブラシ１９が熱膨張するためである。すなわち、ブラシケース２１は、自身（ブラシケース２１）とブラシ１９との間に隙間を有してブラシ１９を保持する。また、ブラシケース２１は、図７に示すように、ブラシ１９の少なくとも一部が開口２１ｆから突出するように形成される。

ここで、ブラシ１９は、切欠部１９ｃと、ブラシ係合部としての凹部１９ｄとを含む。切欠部１９ｃは、略角柱、好ましくは四角柱状のブラシ１９のうち、第３面（底面）２１ｃと対向する部分に形成される。切欠部１９ｃは、少なくとも、ブラシ１９の一部と第３面（底面）２１ｃとの間に、後述するスプリング２３を収納できる大きさに形成される。本実施形態では、図６に示すように、切欠部１９ｃは、ブラシ１９のうち、第１面２１ａと対向する部分の一部と、第３面（底面）２１ｃと対向する部分の一部とを切り欠くように形成される。凹部１９ｄは、ブラシ１９のうち、第４面２１ｄと対向する部分と、第５面２１ｅと対向する部分との２箇所に設けられる。本実施形態では、この２つの凹部１９ｄは、回転軸Ｚｒ１と平行な線上ＶＬに位置する。凹部１９ｄは、整流子１５の周方向、すなわち回転方向Ｒで切欠部１９ｃとは異なる位置に設けられる。

凸部２２は、図６に示す第４面２１ｄと第５面２１ｅとに、合計２つ設けられる。第４面２１ｄに設けられる凸部２２は、第５面２１ｅ側に突出する。第５面２１ｅに設けられる凸部２２は、第４面２１ｄ側に突出する。この２つの凸部２２は、ブラシ１９がブラシケース２１に収納された際に、それぞれ２つの凹部１９ｄと係合する。これにより、図７に示すように、ブラシ１９は、凹部１９ｄと係合する凸部２２を支点とし、回動軸Ｚｒ２を中心に回動できるように、ブラシケース２１に保持される。回動軸Ｚｒ２は、２つの凹部１９ｄを通る軸であり、本実施形態では回転軸Ｚｒ１と平行である。これにより、ブラシ１９は、ブラシホルダ２０によって、回転軸Ｚｒ１と直交する面内で回動可能に保持される。

ここで、本実施形態では、ブラシモータ１０は、凹部がブラシ１９に設けられ、凸部がブラシケース２１に設けられているが、ブラシモータ１０は、凹部がブラシケース２１に設けられ、凸部がブラシ１９に設けられてもよい。また、ブラシモータ１０は、ブラシ１９及びブラシケース２１に形成される穴（孔）と、この穴（孔）に挿入されるピンとを含んでもよい。すなわち、ブラシモータ１０は、ブラシ１９がブラシケース２１に対して回動できる構造であればよい。また、ブラシ１９は、回転軸Ｚｒ１と直交する面内で回動可能に保持されなくてもよく、回転軸Ｚｒ１と交差する面内で回動可能に保持されていればよい。すなわち、回転軸Ｚｒ１と回動軸Ｚｒ２とは、平行でなくともよい。

スプリング２３は、弾性部材である。具体的には、スプリング２３は、圧縮コイルスプリングである。スプリング２３は、ブラシケース２１内であって、切欠部１９ｃ内に収納される。具体的には、スプリング２３は、一方の端部が第３面（底面）２１ｃに接触し、他方の端部が切欠部１９ｃのうち第３面（底面）２１ｃと対向する面に接触する。また、本実施形態では、スプリング２３の周部（端部以外の部分）は、第１面２１ａに接触すると共に、切欠部１９ｃのうち第１面２１ａと対向する面にも接触する。スプリング２３は、切欠部１９ｃのうち第３面（底面）２１ｃと対向する面に、第３面（底面）２１ｃから離れる方向（整流子１５に近づく方向）へ押す力を与える。スプリング２３がブラシ１９に対して力を与える部位は、整流子１５の回転方向Ｒで凹部１９ｄと離れている。これにより、ブラシ１９は、少なくとも一部が開口２１ｆから突出するように、回動軸Ｚｒ２を中心に回動する。ブラシ１９は、この突出した部分が整流子１５と接触する。この時、本実施形態では、ブラシ１９は、第２面２１ｂと接触する。

以上の構成のブラシモータ１０は、先行技術（例えば、特許文献２、特許文献３）よりも構造がシンプルである。よって、ブラシモータ１０は、先行技術よりも自身（ブラシモータ１０）の構造の複雑化を抑制できる。また、ブラシモータ１０は、先行技術よりも部品点数が少ない。よって、ブラシモータ１０は、製造コストの増加を抑制できる。また、部品点数が少なく、かつ、シンプルな構造のブラシモータは、安定した作動が期待されることができる。よって、ブラシモータ１０は、信頼性が向上する。次に、ブラシモータ１０が作動音及び振動を低減できる原理を説明する。

整流子１５が回転すると、ブラシ１９は、回動軸Ｚｒ２を中心に回動しようとする力を整流子１５から受ける。具体的には、整流子１５が第１回転方向Ｒ１方向に回転する場合、図７に示すように、ブラシ１９は、第１回動方向Ｒ１ａの力を受ける。また、整流子１５が第２回転方向Ｒ２方向に回動する場合、ブラシ１９は、第２回動方向Ｒ２ａの力を受ける。まずは、整流子１５が停止状態から第２回転方向Ｒ２に回転する場合を説明する。整流子１５から力を受けていないとき、ブラシ１９は、第２面２１ｂに接触している。

この状態で、整流子１５が第２回転方向Ｒ２に回転すると、ブラシ１９は、第２回転方向Ｒ２の力を整流子１５から受ける。しかしながら、ブラシ１９は、第２面２１ｂに接触しているため、第２回転方向Ｒ２の回動が第２面２１ｂによって規制される。加えて、ブラシ１９は、スプリング２３により第２面２１ｂに押し付けられている。結果として、ブラシ１９は、回転方向Ｒ（第１回転方向Ｒ１及び第２回転方向Ｒ２）の回動が規制される。これにより、ブラシ１９は、ブラシケース２１と衝突する回数が低減される。結果として、ブラシモータ１０は、作動音及び振動を低減できる。

次に、整流子１５が停止状態から第１回転方向Ｒ１に回転する場合を説明する。整流子１５から力を受けていないとき、ブラシ１９はスプリング２３から力を受けて、第２面２１ｂに接触している。この状態で、整流子１５が第１回転方向Ｒ１に回転すると、ブラシ１９は、第１回転方向Ｒ１の力を整流子１５から受ける。ここで、スプリング２３がブラシ１９を第２面２１ｂに押し付ける力が、ブラシ１９が整流子１５から受ける力よりも大きい場合、ブラシ１９は、第１回転方向Ｒ１方向の回動がスプリング２３によって規制される。加えて、ブラシ１９は、第２回転方向Ｒ２の回動も第２面２１ｂにより規制される。結果として、ブラシ１９は、回転方向Ｒ（第１回転方向Ｒ１及び第２回転方向Ｒ２）の回動が規制される。

一方、スプリング２３がブラシ１９を第２面２１ｂに押し付ける力が、ブラシ１９が整流子１５から受ける力よりも小さい場合、ブラシ１９は、第１回動方向Ｒ１ａに回動する。しかしながら、スプリング２３がブラシ１９に第２回動方向Ｒ２ａの力を与えているため、ブラシモータ１０は、ブラシ１９と第１面２１ａとが衝突する際の衝撃を低減できる。また、スプリング２３がブラシ１９を第２面２１ｂに押し付ける力が、ブラシ１９が整流子１５から受ける力よりも小さい状態で、整流子１５が第１回転方向Ｒ１に回転し続けると、ブラシ１９は、第１面２１ａに接触した状態が維持される。これにより、ブラシ１９は、第１回転方向Ｒ１方向の回動が第１面２１ａによって規制される。

このように、ブラシ１９は、整流子１５が停止状態から第１回転方向Ｒ１に回転する場合に、第１回動方向Ｒ１ａの回動が規制される。これにより、ブラシ１９は、ブラシケース２１と衝突する回数が低減される。また、ブラシ１９は、第１回動方向Ｒ１ａ方向に回動する場合も第１面２１ａと衝突の衝撃が抑制される。結果として、ブラシモータ１０は、作動音及び振動を低減できる。

次に、整流子１５の回転方向が第１回転方向Ｒ１から第２回転方向Ｒ２に切り替わる場合を説明する。スプリング２３がブラシ１９を第２面２１ｂに押し付ける力が、ブラシ１９が整流子１５から受ける力よりも大きい場合、ブラシ１９は、第２面２１ｂと接触している。よって、ブラシ１９は、整流子１５の回転方向が第１回転方向Ｒ１から第２回転方向Ｒ２に切り替わる際に、第２回動方向Ｒ２ａの回動が第２面２１ｂによって規制される。これにより、ブラシ１９は、ブラシケース２１と衝突する回数が低減される。

一方、スプリング２３がブラシ１９を第２面２１ｂに押し付ける力が、ブラシ１９が整流子１５から受ける力よりも小さい場合、ブラシ１９は、第１面２１ａと接触している。よって、ブラシ１９は、整流子１５の回転方向が第１回転方向Ｒ１から第２回転方向Ｒ２に切り替わる際に、第２回動方向Ｒ２ａ方向に回動する。しかしながら、本実施形態のブラシ１９は、切欠部１９ｃがスプリング２３の周部に接触している。スプリング２３は、整流子１５の径方向と直交する方向にも弾性力を有する。これにより、スプリング２３は、切欠部１９ｃと第１面２１ａとの間に挟み込まれると、ブラシ１９を第１回動方向Ｒ１ａ方向に回動させる力をブラシ１９に与える。よって、スプリング２３は、ブラシ１９と第２面２１ｂとが衝突する際の衝撃を低減できる。このように、ブラシモータ１０は、整流子１５の回転方向が第１回転方向Ｒ１から第２回転方向Ｒ２に切り替わる際も、ブラシ１９と第２面２１ｂとが衝突する回数を低減、または、ブラシ１９と第２面２１ｂとが衝突する際の衝撃を低減できる。結果として、ブラシモータ１０は、作動音及び振動を低減できる。

次に、整流子１５の回転方向が第２回転方向Ｒ２から第１回転方向Ｒ１に切り替わる場合を説明する。スプリング２３がブラシ１９を第２面２１ｂに押し付ける力が、ブラシ１９が整流子１５から受ける力よりも大きい場合、整流子１５の回転方向が第２回転方向Ｒ２から第１回転方向Ｒ１に切り替わっても、ブラシ１９は第２面２１ｂとの接触がスプリング２３により維持される。よって、ブラシ１９は、整流子１５の回転方向が第２回転方向Ｒ２から第１回転方向Ｒ１に切り替わる際に、第１回転方向Ｒ１の回動がスプリング２３によって規制される。これにより、ブラシ１９は、ブラシケース２１と衝突する回数が低減される。

一方、スプリング２３がブラシ１９を第２面２１ｂに押し付ける力が、ブラシ１９が整流子１５から受ける力よりも小さい場合、ブラシ１９は、第１回動方向Ｒ１ａに回動する。しかしながら、ブラシ１９は、第２回動方向Ｒ２ａの力をスプリング２３から受ける。これにより、スプリング２３は、ブラシ１９と第２面２１ｂとが衝突する際の衝撃を低減できる。このように、ブラシモータ１０は、整流子１５の回転方向が第２回転方向Ｒ２から第１回転方向Ｒ１に切り替わる際も、ブラシ１９と第１面２１ａとが衝突する回数を低減、または、ブラシ１９と第１面２１ａとが衝突する際の衝撃を低減できる。結果として、ブラシモータ１０は、作動音及び振動を低減できる。

ここで、本実施形態では、ブラシ１９が第１面２１ａまたは第２面２１ｂと接触する場合を説明したが、ブラシ１９は、第１面２１ａまたは第２面２１ｂと接触しなくてもよい。この場合でも、ブラシ１９は、整流子１５と接触（干渉）することで、回動軸Ｚｒ２を中心とした回動が整流子１５により規制される。例えば、整流子１５が第２回転方向Ｒ２に回転している場合、ブラシ１９は、第２面２１ｂと接触しなくても、一定の角度以上は第２回動方向Ｒ２ａに回動できなくなる。また、整流子１５が第１回転方向Ｒ１に回転している場合、ブラシ１９は、第１面２１ａと接触しなくても、一定の角度以上は第１回動方向Ｒ１ａに回動できなくなる。これにより、ブラシモータ１０は、ブラシ１９とブラシケース２１とが接触しないため、作動音及び振動を低減できる。

（実施形態２）
図８は、実施形態２のブラシ及びブラシホルダを模式的に示す説明図である。図８に示す実施形態２のブラシモータ３０は、ブラシがブラシケース内で回動する点で、実施形態１のブラシモータ１０と共通する。ブラシモータ３０は、図７に示す実施形態１のブラシケース２１に替えてブラシケース３１と、ブラシ１９に替えてブラシ３９とを含む。また、ブラシモータ３０は、図７に示す凹部１９ｄ及び凸部２２を備えない。

ブラシケース３１は、第２面３１ｂを含む。第２面３１ｂは、図７に示す第２面２１ｂに相当する位置に設けられる。すなわち、第２面３１ｂは、第１面２１ａと対向し、第１面２１ａよりも第２回転方向Ｒ２に設けられる。第２面３１ｂは、ガイド手段としての凸湾曲３２を含む。凸湾曲３２は、第１面２１ａ側に向かって膨らむ部分である。凸湾曲３２は、円柱の周部の一部のような形状に形成される。ブラシ３９は、凹湾曲部３９ｅを含む。凹湾曲部３９ｅは、第１面２１ａ側に向かって窪む部分である。凹湾曲部３９ｅは、凸湾曲３２と対向する部分に形成される。凹湾曲部３９ｅは、凸湾曲３２に沿った形状に形成され、凸湾曲３２と接触する。凹湾曲部３９ｅは、スプリング２３がブラシ１９に対して力を与える部位から、整流子１５の回転方向Ｒで離れた位置に設けられる。

凹湾曲部３９ｅと凸湾曲３２とが接触することにより、ブラシ３９は、整流子１５の径方向に移動しようとすると、凸湾曲３２によってガイドされる。これにより、ブラシ３９は、回動軸Ｚｒ２を中心として回動する、すなわち円弧状に移動することになる。これは、スプリング２３がブラシ３９に与える整流子１５の径方向の力が、凹湾曲部３９ｅと凸湾曲３２とが係合することにより、回動軸Ｚｒ２を中心にブラシ３９を回動させる力に変換されるためである。具体的には、前記力は、図８に示す第２回動方向Ｒ２ａの力である。第２回動方向Ｒ２ａの力は、ブラシ３９のうち整流子１５側の部分を第２面３１ｂに近づける力である。

以上の構成のブラシモータ３０は、先行技術（例えば、特許文献２、特許文献３）よりも構造がシンプルである。よって、ブラシモータ３０は、先行技術よりも自身（ブラシモータ３０）の構造の複雑化を抑制できる。また、ブラシモータ３０は、先行技術よりも部品点数が少ない。よって、ブラシモータ３０は、製造コストの増加を抑制できる。また、部品点数が少なく、かつ、シンプルな構造のブラシモータは、安定した作動が期待されることができる。よって、ブラシモータ３０は、信頼性が向上する。次に、ブラシモータ３０が作動音及び振動を低減できる原理を説明する。

まずは、整流子１５が停止状態から第２回転方向Ｒ２に回転する場合を説明する。整流子１５が第２回動方向Ｒ２ａに回転すると、ブラシ３９は、第２面３１ｂ側に近づく力を整流子１５から受ける。整流子１５が第２回転方向Ｒ２に回転し始める前、ブラシ３９は、スプリング２３によって押されて第２回動方向Ｒ２ａの力が作用している。これにより、ブラシ３９は、第２面３１ｂに接触している。このため、第２回転方向Ｒ２の移動が第２面３１ｂによって規制される。これにより、整流子１５が第２回動方向Ｒ２ａに回転を始める際、また、整流子１５が第２回動方向Ｒ２ａに回転する間、ブラシ３９は、ブラシケース２１と衝突する回数が低減される。結果として、ブラシモータ３０は、作動音及び振動を低減できる。

次に、整流子１５が停止状態から第１回転方向Ｒ１に回転する場合を説明する。整流子１５から力を受けていないとき、ブラシ３９はスプリング２３から力を受けて、第２面３１ｂに接触している。この状態で、整流子１５が第１回転方向Ｒ１に回転すると、ブラシ３９は、第１面２１ａ側に近づく力を整流子１５から受ける。ここで、スプリング２３がブラシ３９を第２面３１ｂに押し付ける力が、ブラシ３９が整流子１５から受ける力よりも大きい場合、ブラシ３９は、第１回転方向Ｒ１方向の移動がスプリング２３によって規制される。加えて、ブラシ３９は、第２回転方向Ｒ２の移動も第２面３１ｂにより規制される。結果として、ブラシ３９は、回転方向Ｒ（第１回転方向Ｒ１及び第２回転方向Ｒ２）の回動が規制される。

一方、スプリング２３がブラシ３９を第２面３１ｂに押し付ける力が、ブラシ３９が整流子１５から受ける力よりも小さい場合、ブラシ３９は、第１回転方向Ｒ１に移動する。しかしながら、スプリング２３から受ける力により、ブラシ３９は、第２回動方向Ｒ２ａに回動する力が作用している。また、本実施形態のブラシ３９は、切欠部１９ｃがスプリング２３の周部に接触している。スプリング２３は、整流子１５の径方向と直交する方向にも弾性力を有する。これにより、スプリング２３は、切欠部１９ｃと第１面２１ａとの間に挟み込まれると、ブラシ３９を第１面２１ａから遠ざける力をブラシ３９に与える。以上により、ブラシモータ３０は、ブラシ３９と第１面２１ａとが衝突する際の衝撃を低減できる。また、スプリング２３がブラシ３９を第２面３１ｂに押し付ける力が、ブラシ３９が整流子１５から受ける力よりも小さい状態で、整流子１５が第１回転方向Ｒ１に回転し続けると、ブラシ３９は、第１面２１ａに接触した状態が維持される。これにより、ブラシ３９は、第１回転方向Ｒ１方向の移動が第１面２１ａによって規制される。

このように、整流子１５が停止状態から第１回転方向Ｒ１に回転する場合、ブラシ３９は、第１回転方向Ｒ１の移動が規制される。これにより、ブラシ３９は、ブラシケース２１と衝突する回数が低減される。また、ブラシ３９は、第１面２１ａ側に近づく方向に移動する場合も第１面２１ａと衝突する際の衝撃が低減される。結果として、ブラシモータ３０は、作動音及び振動を低減できる。

次に、整流子１５の回転方向が第１回転方向Ｒ１から第２回転方向Ｒ２に切り替わる場合を説明する。スプリング２３がブラシ３９を第２面３１ｂに押し付ける力が、ブラシ３９が整流子１５から受ける力よりも大きければ、ブラシ３９は、第２面３１ｂと接触している。よって、整流子１５の回転方向が第１回転方向Ｒ１から第２回転方向Ｒ２に切り替わる際、ブラシ３９は、第２回転方向Ｒ２に移動しない。これにより、ブラシ３９は、ブラシケース２１と衝突する回数が低減される。結果として、ブラシモータ３０は、作動音及び振動を低減できる。

次に、整流子１５の回転方向が第２回転方向Ｒ２から第１回転方向Ｒ１に切り替わる場合を説明する。スプリング２３がブラシ３９を第２面３１ｂに押し付ける力が、ブラシ３９が整流子１５から受ける力よりも大きい場合、整流子１５の回転方向が第２回転方向Ｒ２から第１回転方向Ｒ１に切り替わっても、ブラシ３９は第２面３１ｂとの接触がスプリング２３により維持される。このように、ブラシ３９は、整流子１５の回転方向が第２回転方向Ｒ２から第１回転方向Ｒ１に切り替わる際に、第１回転方向Ｒ１の回動がスプリング２３によって規制される。これにより、ブラシ３９は、ブラシケース２１と衝突する回数が低減される。

一方、スプリング２３がブラシ３９を第２面３１ｂに押し付ける力が、ブラシ３９が整流子１５から受ける力よりも小さい場合、ブラシ３９は、第１回転方向Ｒ１に移動する。しかしながら、ブラシ３９は、スプリング２３から受ける力により、第２回動方向Ｒ２ａに回動する力が作用している。これにより、スプリング２３は、ブラシ３９と第２面３１ｂとが衝突する際の衝撃を低減できる。このように、ブラシモータ３０は、整流子１５の回転方向が第２回転方向Ｒ２から第１回転方向Ｒ１に切り替わる際も、ブラシ３９と第１面２１ａとが衝突する回数を低減、または、ブラシ３９と第１面２１ａとが衝突する際の衝撃を低減できる。結果として、ブラシモータ３０は、作動音及び振動を低減できる。

以上のように、本発明に係るブラシモータ及び電動パワーステアリング装置は、構造の複雑化を抑制することと、製造コストの増加を抑制することと、のうち少なくとも一方を実現しつつ、作動音及び振動を低減する技術に有用である。

１０ ブラシモータ
１１ ハウジング
１１ａ 底部
１２ フランジ
１３ マグネット
１３ａ マグネットホルダ
１３ｂ マグネット飛散防止カバー
１４ 回転子
１５ 整流子
１５ａ 導電部
１６ コア
１７ コイル
１８ 軸
１８ａ、１８ｂ 軸受
１８ｃ ジョイント
１９ ブラシ
１９ａ ピグテイル
１９ｂ 電力供給部材
１９ｃ 切欠部
１９ｄ 凹部
２０ ブラシホルダ
２１ ブラシケース
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
２１ｄ 第４面
２１ｅ 第５面
２１ｆ 開口
２２ 凸部
２３ スプリング
３０ ブラシモータ
３１ ブラシケース
３１ｂ 第２面
３２ 凸湾曲
３９ ブラシ
３９ｅ 凹湾曲部
８０ 電動パワーステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８２ａ 入力軸
８２ｂ 出力軸
８３ 操舵力アシスト機構
８４ ユニバーサルジョイント
８５ ロアシャフト
８６ ユニバーサルジョイント
８７ ピニオンシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９１ａ トルクセンサ
９１ｂ 車速センサ
９２ 減速装置
９３ 減速装置ハウジング
９４ ウォーム
９４ａ ウォーム歯
９５ａ、９５ｂ 玉軸受
９６ ウォームホイール
９６ａ ウォームホイール歯．
９７ ホルダ
９８ イグニッションスイッチ
９９ バッテリ

Claims (5)

1. 整流子とコアとを含む回転子と、
   前記整流子の径方向で対向し前記整流子と接触して設けられるブラシと、
   前記整流子の回転軸と交差する面内で回動可能に前記ブラシを保持し、かつ、前記ブラシを回動させる力を前記ブラシに与えるブラシ保持手段と、
   前記ブラシ保持手段を収納する切欠部と、を含み、
   前記ブラシ保持手段は、
   前記ブラシを保持するブラシケースと、
   前記ブラシケースに設けられ、前記ブラシに設けられるブラシ係合部と係合するケース係合部と、
   前記ブラシ係合部を中心に前記ブラシを回動させる力を前記ブラシに与える力付与手段と、
   を含み、前記ブラシ係合部は、前記力付与手段が前記ブラシに力を与える部位及び前記切欠部から、前記整流子の周方向で離れた位置に設けられることを特徴とするブラシモータ。
2. 前記ブラシは、多面体であり、
   前記ブラシ係合部は、前記ブラシの面のうち２つの面にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項２または請求項１に記載のブラシモータ。
3. 前記力付与手段は、コイルスプリングであり、周部が前記ブラシと前記ブラシケースとに接触することを特徴とする請求項２に記載のブラシモータ。
4. 前記ブラシは、
   長手方向が前記回転軸と平行な方向と交差すると共に、前記整流子の径方向と直交するように配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のブラシモータ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のブラシモータから補助操舵トルクを得ることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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